Драйвер ИЭЛ

Плата драйвера, собираемая в цепочку и предназначенная для управления электролюминесцентными индикаторами любой сложности.

Техническое задание

• Питание от 12В
• Одна плата содержит 16 драйверов
• На плате располагается источник питания 200В 1200Гц. Напряжение - регулируется потенциометром.
• Общая схема - 595 + MOC3020 или типа того.
• Платы соединяются в цепочку шлейфом. 200В питание достаточно иметь только на первой плате.
• Схемы, прошивки

16-канальный драйвер на оптосимисторах

Электролюминесцентные индикаторы ожидают на входе переменное напряжение амплитудой 200-300В и частотой 400-1200Гц. Коммутация синусоидального напряжения возможна c помощью симисторных оптопар. МОС3021 обычно используется в качестве гальванической развязки для управления мощными тиристорами или симисторами, но в данном случае может использоватья для управления сегментами ЭЛИ напрямую, ибо ток одного сегмента очень маленький.

на каждой плате располагаются 16 оптопар, подключенных к сдвиговым регистрам 75HC595 таким образом, что платы можно соединять в длинные цепочки для увеличения числа выходов.

Вот например 6 плат дают 96 каналов для питания сегментов мнемопанели. Далее эти платы подключются к SPI микроконтроллера, в данном случае - плате Arduino nano и на выходы подаются случайные данные для создания эффекта живой панели.

#define DIN 21
#define OE 20
#define STCP 19
#define SHCP 18
#define MR 17

uint8_t MegaArray[12] = {0};

void clr(){
  digitalWrite(MR, LOW);
  digitalWrite(MR, HIGH);
}
void strobe(){
  digitalWrite(STCP, HIGH);
  digitalWrite(STCP, LOW);
}

void writeBit(bool data){
  digitalWrite(DIN, data);
  digitalWrite(SHCP, HIGH);
  digitalWrite(SHCP, LOW);
  digitalWrite(DIN, LOW);
}

void writeByte(uint8_t data){
  for (uint8_t i = 0; i < 8; ++i)  {
    writeBit((data & (1 << i)) ? HIGH : LOW);
  }
}

void writeArray(uint8_t *data, uint8_t size){
  for (uint8_t i = 0; i < size; ++i)  {
    writeByte(data[i]);
  }
  strobe();
}

void setup() {
  for (uint8_t i = 17; i < 21 ; ++i)  {
    pinMode(i, OUTPUT);
  }
  digitalWrite(DIN, LOW);
  digitalWrite(OE, LOW);
  digitalWrite(STCP, LOW);
  digitalWrite(SHCP, LOW);
  digitalWrite(MR, HIGH);
}
unsigned long prevUpdate = 0;        // will store last time LED was updated
const long intervalUpdate = 250;           // interval at which to blink (milliseconds)

void loop() {
  static uint8_t state = 0;

  // put your main code here, to run repeatedly:
  unsigned long currentMillis = millis();
  if (currentMillis - prevUpdate >= intervalUpdate)
  {
    prevUpdate = currentMillis;
    if (state)
      memset(MegaArray, 0xff, 12);
      else
      memset(MegaArray, 0, 12);
    state++;
    if (state > 1)
    {
      state = 0;
    }
    writeArray(MegaArray, 12);
  }
}

Вариант с оптосимисторами очень дешев, однако громоздок. Известно использование резисторных оптопар.

Специализированные интегральные микросхемы

Microchip HV5530 - 32-канальный высоковольтный драйвер до 300В

Микросхема позволяет подключить 32 сегмента ЭЛИ к своим выводам и питать их прямоугольным сигналом. для этого у микросхемы есть специальный вход модуляции - POL. Стоимость - 9-10 долларов за штуку

Справочный листок

Может использоваться как для управления отдельными сегментами, так и в составе драйвра матричного индикатора - для управления столбцами. для строк необходимо использовать микросхемы с КМОП-выходом, например HV507

Microchip HV507 - 64-канальный высоковольтный драйвер до 300В с выходами типа пуш-пулл

Может использоваться для управления матричным индикатором - когда часть линий отвечает за строки, часть - за столбцы. Питается постоянным напряжением, имеет вход модуляции. Интерфейс - последовательный.

Справочный листок

Сверхминиатюрный многоканальный драйвер ЭЛИ (Проект)

Заготовка миниатюрной универсальной платы драйвера ЭЛИ. В центре - МК MSP430F5137, как в проекте ГИП10000 на стероидах.

Слева - 6 микросхем HV5530 - 32канальные open-drain дрова строк. Их можно отломить по три Т.е. если лишнего - отламываем, если не хватает - подпаиваем отломанное :) Предполагаются снизу источники питания 300В.

Справа по тому же принципу - две микросхемы HV507 - 64-канальные push-pull дрова.  Эту часть можно будет отломить целиком.

Итого по умолчанию плата будет способна обеспечить сигналом матричный ЭЛИ до 192х128 точек.

Либо 10 19-сегментных индикаторов в статике, либо безумные количества в динамике.

САМОЕ ГЛАВНОЕ - плату можно будет использовать и для ИНок - статика-динамика. и для ВЛИ. В последнем случае HV5530 выглядят чрезмерным решением, так как микросхема высоковольтная, а для ВЛИ столько не надо.

Временно приостанавливаю разработку этой платы, так как процесс затянулся, а время поджимает. Из текущих проблем:

1️⃣ HV507 требует 5В питание и сигналы, HV5530 - 10В питание и сигналы. MSP430F5510 - работает на 3,3В и если HV507 от таких уровней еще будет уверенно работать, то HV5530 - нет.

Соответственно, нужны преобразователи уровней. Требуемая скорость передачи данных - 8Мбитсек. преобразователей 3.3->5В - вагон. Преобразователей 3.3->10В на такие скорости просто не существует. максимум 500-700кбитсек. Можно конечно и HV5530 от 5В завести, и так даже делают. Еще можно уменьшить длину цепочки микросхем, посадив группы по 3 на свой канал SPI, но тут приходит другая проблема

2️⃣ Выбранный MSP430F5510, коих у меня лежит после гип100000 на стероидах еще штук 5, в корпусе tqfp-48 умеет только 2 канала SPI. Версия VFQFN-64 имеет полноценные 4 канала. Не всегда брать МК минимально удовлетворяющий твоим нуждам - рационально. (преждевременная оптимизация - зло).

Аппетит в экспериментальных устройствах приходит во время еды.

3️⃣ Система питания 300В из проекта Ben Krasnow (https://github.com/benkrasnow/EL_driver_multi) Две зарядки конденсатора для вспышки LT3468 работающие параллельно. Это работаетоднако это маломощное решение, его вряд ли хватит чтобы зажечь по настоящему БОЛЬШУЮ площадь, да и стоимость этого решения очень высокая. микросхема идет по 5$, трансформатор - 1.2$ и их минимум пару штук надо.

=============

К этой мега-плате вернусь позднее. А может не вернусь и буду уже делать драйвера по месту. Изначально идея этой платы была в запуске матричного МЭЛ-1 с полем 160*27 точек

Литература

1. О.Н.Казанкин, И.Я.Лямичев, Ю.Н.Николаев и др. Прикладкная электролюминесценция. под.ред. М.В.Фока. М. Сов. радио. 1974
2. А.В. Касименко Электролюминесцентные буквенно-цифровые индикаторы М. Сов. радио 1971
3. Г.Хениш Электролюминесценция. пер. с английского М.М.Горшкова, под ред. В.С.Вавилова. М. изд Мир, 1964
4. И.К. Верещагин. Электролюминесценция кристаллов. М. наука. 1974.
5. Б.Л. Агранат, Ф.Я. Вайсберг, Л.А.Гуревич Электролюимнесцентные прокрытия и их применение в технике. Л. 1965.
6. И.К. Верещагин, Б.А.Ковалев, Л.А. Косяченко, С.М. Кокин. Электролюминесцентные источники света. Энергоатомиздат. 1990.